被譽(yù)為“萬(wàn)能材料”又飽受爭(zhēng)議的石墨烯，近來(lái)在資本市場(chǎng)的熱度持續(xù)高漲，如今又獲得了中國(guó)政府支持。
11月30日，工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合發(fā)文，對(duì)加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提出了若干指導(dǎo)意見(jiàn)。意見(jiàn)指出，當(dāng)前石墨烯材料正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期，要突破石墨烯材料規(guī)模化制備共性關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系建設(shè)，搭建產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)平臺(tái)，推進(jìn)首批次產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范，推進(jìn)拓展應(yīng)用領(lǐng)域，把石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成中國(guó)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料，理論厚度僅為0.34納米，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、較高的電子遷移率、較高的比表面積和量子霍爾效應(yīng)等性質(zhì)，在能源裝備、交通運(yùn)輸、航空航天、海工裝備、生物醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，被稱(chēng)為“21世紀(jì)最有前途的新材料”。
前景很豐滿，現(xiàn)實(shí)卻很骨感。石墨烯材料目前的生產(chǎn)技術(shù)成熟度不高，批量化生產(chǎn)和應(yīng)用并未實(shí)現(xiàn)，并存在技術(shù)轉(zhuǎn)化能力弱、工裝控制精度低、質(zhì)量性能波動(dòng)大、生產(chǎn)成本比較高、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)滯后、商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域窄等多個(gè)難題。
人們最初獲得石墨烯，是2004年由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩名教授，用特殊膠帶反復(fù)剝離的“土方法”，從石墨薄片中提取出了石墨烯。而在此前，石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，人們對(duì)石墨烯的追逐也由此開(kāi)始。
迄今為止，學(xué)界雖已摸索出外延生長(zhǎng)、氧化還原、化學(xué)氣相沉積(CVD)、溶劑剝離等多種制備石墨烯的工藝，卻在質(zhì)量、成本、產(chǎn)率等方面各有優(yōu)劣，尚未有一種工藝能夠真正適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
業(yè)內(nèi)主流的石墨烯制備方式是氧化還原。這一方式是將天然石墨與強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨，經(jīng)過(guò)超聲分散制備成氧化石墨烯，然后加入還原劑去除氧化石墨烯表面的含氧基團(tuán)后得到石墨烯。
這一方式成本較低，但是所產(chǎn)廢液對(duì)環(huán)境污染較大。更重要的是，所制備的石墨烯一般是多層石墨烯或石墨微晶，而非嚴(yán)格意義上的石墨烯，因此在性能上大打折扣。目前市場(chǎng)上的“石墨烯”絕大部分是氧化石墨烯。
受制于技術(shù)瓶頸，石墨烯產(chǎn)業(yè)依然處于嬰兒期，卻并不妨礙資本市場(chǎng)發(fā)揮想象。近期，石墨烯概念板塊已經(jīng)迎來(lái)多次大漲。三部委聯(lián)合發(fā)文當(dāng)天，該板塊亦大幅上漲6.24%。目前，中國(guó)的石墨烯企業(yè)已超過(guò)100家。據(jù)界面新聞?dòng)浾呓y(tǒng)計(jì)，A股至少有25家上市公司涉足石墨烯概念。
“目前大家都處于發(fā)展初期，還沒(méi)有出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)特別突出的龍頭企業(yè)”，中國(guó)石墨烯聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)李義春稱(chēng)，華麗家族(14.31, -0.86, -5.67%)(600503.SH)在石墨烯領(lǐng)域是國(guó)內(nèi)投資規(guī)模最大的，投資對(duì)象包括寧波墨西和重慶墨希，這兩家公司在石墨烯領(lǐng)域有一定技術(shù)實(shí)力，“但能否形成產(chǎn)業(yè)龍頭，還需要觀察。”
國(guó)內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)在市場(chǎng)上推出了“石墨烯產(chǎn)品”。新三板上市公司圣泉集團(tuán)(NEEQ：830881)生產(chǎn)的石墨烯襪子和內(nèi)衣，售價(jià)遠(yuǎn)高于常規(guī)產(chǎn)品，一條內(nèi)褲的價(jià)格接近300元，一條石墨烯腰帶的價(jià)格需近600元，而發(fā)熱服則賣(mài)到1700元左右。
該公司稱(chēng)，他們?cè)诋a(chǎn)品中添加了生物質(zhì)石墨烯“內(nèi)暖”纖維，這是一種全新的智能多功能復(fù)合纖維，“具有激活免疫細(xì)胞、防護(hù)紫外線、改善微循環(huán)、抗菌抑菌、增溫增陽(yáng)等特性，還可以除臭”。但依然有網(wǎng)友不買(mǎi)賬，“石墨烯這么有前途的東西用來(lái)做襪子，不是炒作就是來(lái)搞笑的。”
“石墨烯電池”是另一個(gè)被質(zhì)疑為炒作的石墨烯產(chǎn)品。山東玉皇化工集團(tuán)有限公司的全資子公司，山東玉皇新能源科技有限公司(下稱(chēng)玉皇新能源)表示已推出了三元和鐵鋰兩類(lèi)“石墨烯動(dòng)力電池”。
該公司副總經(jīng)理高洪森告訴界面新聞?dòng)浾?，他們?cè)陔姵刂刑砑恿松倭渴诔浞烹娝俣确矫嬗刑嵘?，能量密度并未增加。這意味著，這類(lèi)“石墨烯電池”僅能實(shí)現(xiàn)快速充電，卻并不能延長(zhǎng)續(xù)航里程。
國(guó)內(nèi)通信設(shè)備制造商華為亦被指炒作“石墨烯電池”概念。11月26日下午兩點(diǎn)，華為在上海世博中心發(fā)布手機(jī)新品Mate8。發(fā)布會(huì)前，華為通過(guò)微博傳出消息稱(chēng)，此番華為新品的一大亮點(diǎn)是采用了全新的石墨烯電池。此前華為已在日本展示此項(xiàng)運(yùn)用石墨烯電池特性的快充技術(shù)，5分鐘即可將3000mAh電池電量充至48%。但事后證明，華為Mate8并未使用石墨烯材料。
在動(dòng)力電池領(lǐng)域已有多年研究的清華大學(xué)博士劉冠偉對(duì)界面新聞?dòng)浾哒f(shuō)，“其實(shí)并不存在所謂的‘石墨烯電池’。”他介紹，石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用，可能的方向一是作為導(dǎo)電劑，二是作為電極嵌鋰材料。在這兩點(diǎn)上，石墨烯都是在和傳統(tǒng)的導(dǎo)電炭黑或石墨競(jìng)爭(zhēng)。
“嚴(yán)格意義來(lái)說(shuō)，我們討論的并不是‘石墨烯電池’，而是石墨烯用在鋰離子電池中有沒(méi)有前途?！眲⒐趥フf(shuō)。
在成本上，眼下的石墨烯還不具備實(shí)力替代炭或石墨。申萬(wàn)宏源(10.90, 0.58, 5.62%)新材料分析師劉平稱(chēng)，石墨烯粉體的價(jià)格在100萬(wàn)元/噸-300萬(wàn)元/噸左右，石墨烯薄膜的價(jià)格在300元/平米左右，而傳統(tǒng)炭和石墨的每噸價(jià)格在幾萬(wàn)到十幾萬(wàn)元不等。
“當(dāng)前工藝制備出來(lái)的石墨烯往往都是多層，需要分散，如果分散不好，一切都是空中樓閣，”劉冠偉說(shuō)，國(guó)內(nèi)的“石墨烯產(chǎn)品”還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，而實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的可重復(fù)性差，產(chǎn)量低，對(duì)應(yīng)成本過(guò)高。“很多實(shí)驗(yàn)室成果在未來(lái)10-20年都完全沒(méi)有實(shí)用化的可能。”他說(shuō)。
中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在今年10月發(fā)布的《2015全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》顯示，到2012年底，中國(guó)研究石墨烯的論文發(fā)表數(shù)目高居全球之首，近3年專(zhuān)利數(shù)量亦躋身首位。不少人以此認(rèn)定，中國(guó)已經(jīng)走在了全球石墨烯產(chǎn)業(yè)的最前沿。
2010年諾獎(jiǎng)獲得者、石墨烯發(fā)現(xiàn)者之一安德烈·蓋姆(Andre Geim)則不以為然。他認(rèn)為，這些已發(fā)表的石墨烯論文中，一半以上會(huì)被廢棄。而產(chǎn)自大學(xué)的石墨烯專(zhuān)利，九成以上沒(méi)有任何價(jià)值。
清華大學(xué)材料學(xué)院微納力學(xué)中心教授朱宏偉表示，“國(guó)內(nèi)的石墨烯應(yīng)用有些就是在炒概念，真正做石墨烯的企業(yè)沒(méi)有幾家，很多都是原來(lái)做石墨等碳材料的企業(yè)、甚至完全不相關(guān)的企業(yè)打著石墨烯的旗號(hào)炒作股票，或者爭(zhēng)取國(guó)家基金?！?
朱宏偉認(rèn)為，一些石墨烯的應(yīng)用是碳材料就可完成的，并不是“非石墨烯不可”，因此優(yōu)勢(shì)并不明顯。
青島華高墨烯科技股份有限公司首席執(zhí)行官鐘成稱(chēng)，國(guó)內(nèi)真正做石墨烯的企業(yè)不超過(guò)40家，真正賺錢(qián)的更屈指可數(shù)，其他都還在燒錢(qián)階段。
看好石墨烯產(chǎn)業(yè)前景的亦大有人在。“我很樂(lè)觀，我認(rèn)為石墨烯很快就會(huì)普及。”臺(tái)灣志陽(yáng)科技股份有限公司董事長(zhǎng)宮非表示，石墨烯會(huì)從復(fù)材、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤(rùn)滑及涂料等門(mén)坎較低的技術(shù)首先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，接下來(lái)是納米纖維、濾膜、復(fù)合金屬、能源、感測(cè)、吸附及催化材料，最后是碳纖維、生醫(yī)、半導(dǎo)體及光電器件。
宮非表示，已經(jīng)有多個(gè)項(xiàng)目在一些石墨烯產(chǎn)業(yè)園落地，但尚不足以取代現(xiàn)有產(chǎn)品的高性?xún)r(jià)比石墨烯產(chǎn)品。
隨著國(guó)家層面的積極主推，石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有望加快。石墨烯被寫(xiě)進(jìn)新材料“十三五規(guī)劃”也已成定局。這一“明星材料”還獲得了中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平的關(guān)注和重視。工信部原材料司司長(zhǎng)周長(zhǎng)益日前在2015石墨烯創(chuàng)新大會(huì)上透露，到2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破百億元。
